含有鏻阳离子的离子液体及其制造方法技术

本发明专利技术涉及以通式（１）所示的有机物作为阳离子成分的离子液体，以及一种由阳离子成分和阴离子成分组成的离子液体，其阳离子成分选自下述通式（１）所示的阳离子成分中的一种或多种。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及在从低温开始的大范围温度区域内呈液态、且低粘度、电化学稳定性优良的离子液体及其制造方法，以及使用了该离子液体的蓄电用设备、锂二次电池、电偶极子层电容器、染料敏化型太阳电池、燃料电池或反应溶剂。
技术介绍
以铵系阳离子为代表的含N原子的鎓作为阳离子而形成的离子液体一直以来已有大量的报道，其在超过25℃的温度下呈液态，但是在25℃以下以液体状态存在的却极少。而且，报道的仅仅是在室温附近，单独难以作为电解质或溶剂使用的状态的、高粘度的离子液体。(参照专利文献1、专利文献2和非专利文献1～3)此外，如咪唑鎓系阳离子那样的含有粘度和熔点较低的阳离子的离子液体由于还原稳定性较低、电位窗狭窄，因而大多具有欠缺稳定性、难以适用于蓄电用设备的电解质等缺点。(参照专利文献3、非专利文献4和5)即，由于在从低温开始的大范围温度区域内呈稳定的液态、且粘度低、导电率高、并且电化学稳定性优良、可单独使用的离子液体较少，因而在作为锂二次电池、电偶极子层电容器、燃料电池或染料敏化型太阳电池、蓄电用设备的电解质、电解液或添加剂的应用方面存在很大的障碍。专利文献1：国际公开第02/076924号小册子专利文献2：特开2003-331918号公报专利文献3：特表2001-517205号公报-->非专利文献1：松本一、宫崎义宪，熔融盐和高温化学，44，7(2001)非专利文献2：H.Matsumoto，M.Yanagida，K.Tanimoto，M.Nomura，Y.Kitagawa and Y.Miyazaki，Chem.Lett，8，922(2000)非专利文献3：D.R.MacFarlane，J.Sun，J.Golding，P.Meakin andM.Forsyth，Electrochemica Acta，45，1271(2000)非专利文献4：萩原理加、Electrochemistry，70，No.2，130(2002)非专利文献5：Y.Katayama，S.Dan，T.Miura and T.Kishi，Journal ofThe Electrochemical Society，148(2)，C102-C105(2001)
技术实现思路
本专利技术旨在提供一种低粘度、具有良好导电率、电化学稳定性优良的离子液体及其制造方法，进一步的，旨在提供一种可以作为用于上述的电解液、锂二次电池、电偶极子层电容器、染料敏化型太阳电池、燃料电池或反应溶剂等的材料来利用的离子液体，特别是旨在提供一种在室温附近呈稳定液态的离子液体，具体地，旨在提供一种含有新型鏻阳离子的离子液体。本专利技术者等合成了由阳离子成分和阴离子成分组成的大量的盐，对于用于实现上述目的的离子液体进行了积极的研究，结果发现，含有选自下述通式(1)所示的有机物阳离子中的一种或多种成分作为阳离子成分的离子液体可以构成低粘度、具有良好的导电率、电化学稳定性优良的离子液体。(式中的取代基R1～R9分别独立，可相同或不同。取代基R1～R9-->分别表示H原子、C1～C30的直链状或具有侧链的烷基、C2～C30的含一个或多个双键的直链状或具有侧链的链烯基、C2～C30的含一个或多个三键的直链状或具有侧链的炔基、饱和状态或者部分或完全不饱和状态的环烷基、芳基、杂环基中的任一种。还有，这些取代基R1～R9中的一个或多个取代基中所含的H原子可以部分地或完全地被卤原子取代，或者部分地被CN基、NO2基取代。还有，取代基R1～R9中任意的取代基都可以共同形成环状结构。还有，这些取代基R1～R9中所含的碳原子可以被选自-O-、-C(O)-、-C(O)O-、-S-、-S(O)-、-SO2-、-SO3-、-N＝、-N＝N-、-NH-、-NR’-、-N(R’)2、-PR’-、-P(O)R’-、-P(O)R’-O-、-O-P(O)R’-O-和-P(R’)2＝N-中的原子和/或原子团取代(此处R’表示C1～C10的直链状或具有侧链的烷基、或者部分或完全被F原子取代的烷基、饱和状态或者部分或完全不饱和状态的环烷基、未取代或取代的苯基、或者未取代或取代的杂环基)。X表示S原子、O原子或C原子。还有，R8和R9是仅当X为C原子时才存在的取代基，当X为C原子时，X、R1、R8和R9可以共同地形成饱和状态或者部分或完全不饱和状态的环状结构。还有，虚线表示共轭结构。)即，本专利技术通过提供一种“含有前述通式(1)所示的有机物作为阳离子成分的离子液体”、以及一种“由阳离子成分和阴离子成分组成、且阳离子成分选自前述通式(1)所示的阳离子成分中的一种或多种的离子液体”，实现了前述的目的。附图说明图1是表示实施例3的三(二甲胺基)丁氧基鏻双三氟甲磺酰亚胺的CV曲线的图。图2是表示实施例4的三(二甲胺基)丁基鏻双三氟甲磺酰亚胺的CV曲线的图。-->具体实施方式作为前述通式(1)所示的阳离子成分，前述通式(1)中的取代基R1～R9为C1～C30的直链状或具有侧链的烷基、饱和状态或者部分或完全不饱和状态的环烷基、芳基、杂环基，这些取代基R1～R9中的一个或多个取代基中所含的H原子可以部分地或完全地被卤原子取代，或者部分地被CN基、NO2基取代。另外，这些取代基R1～R9中所含的碳原子优选被选自-O-、-C(O)-、-C(O)O-、-S-、-S(O)-、-NR’-和-N(R’)2中的原子和/或原子团取代(此处R’表示C1～C10的直链状或具有侧链的烷基、或者部分或完全被F原子取代的烷基、饱和状态或者部分或完全不饱和状态的环烷基、未取代或取代的苯基、或者未取代或取代的杂环基)。更优选的是，前述通式(1)中的R1～R9分别是C1～C20的直链状或具有侧链的烷基或烷氧基(R1～R9可互相相同或不同)。另外，前述通式(1)中的X表示S原子、O原子或C原子。本专利技术中所用的阴离子成分可以列举出选自[RSO3]-、[RfSO3]-、[(RfSO2)2N]-、[Rf(SO2)3C]-、[(FSO2)3C]-、[RCH2OSO3]-、[RC(O)O]-、[RfC(O)O]-、[CCl3C(O)O]-、[(CN)3C]-、[(CN)2CR]-、[(RO(O)C)2CR]-、[R2P(O)O]-、[RP(O)O2]2-、[(RO)2P(O)O]-、[(RO)P(O)O2]2-、[(RO)(R)P(O)O]-、[Rf2P(O)O]-、[RfP(O)O2]2-、[B(OR)4]-、[N(CF3)2]-、[N(CN)2]-、[AlCl4]-、PF6-、BF4-、SO42-、HSO4-、NO3-、F-、Cl-、Br-和I-中的一种或多种[式中的取代基R分别表示H原子、卤原子、C1～C10的直链状或具有侧链的烷基、C2～C10的含一个或多个双键的直链状或具有侧链的链烯基、C2～C10的含一个或多个三键的直链状或具有侧链的炔基、饱和状态或者部分或完全不饱和状态的环烷基中的任一种。这些取代基R中所含的H原子可以部分地或完全地被卤原子取代，或者部分地被CN基、NO2基取代。还有，这些取代基R中所含的碳原子可以被选自-O-、-C(O)-、-C(O)O-、-S-、-S(O)-、-SO2-、-SO3-、-N＝、-N＝N-、-NR’-、-N(R’)2、-PR’-、--->本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种离子液体，其含有下述通式（１）所示的有机物作为阳离子成分，　　　　＊＊＊　　（１）　　　　式中的取代基Ｒ↑［１］～Ｒ↑［９］分别独立，可相同或不同；取代基Ｒ↑［１］～Ｒ↑［９］分别表示Ｈ原子、Ｃ↓［１］～Ｃ↓［３０］的直链状或具有侧链的烷基、Ｃ↓［２］～Ｃ↓［３０］的含一个或多个双键的直链状或具有侧链的链烯基、Ｃ↓［２］～Ｃ↓［３０］的含一个或多个三键的直链状或具有侧链的炔基、饱和状态或者部分或完全不饱和状态的环烷基、芳基、杂环基中的任一种；还有，这些取代基Ｒ↑［１］～Ｒ↑［９］中的一个或多个取代基中所含的Ｈ原子可以部分地或完全地被卤原子取代，或者部分地被ＣＮ基、ＮＯ↓［２］基取代；还有，取代基Ｒ↑［１］～Ｒ↑［９］中任意的取代基都可以共同形成环状结构；还有，这些取代基Ｒ↑［１］～Ｒ↑［９］中所含的碳原子可以被选自－Ｏ－、－Ｃ（Ｏ）－、－Ｃ（Ｏ）Ｏ－、－Ｓ－、－Ｓ（Ｏ）－、－ＳＯ↓［２］－、－ＳＯ↓［３］－、－Ｎ＝、－Ｎ＝Ｎ－、－ＮＨ－、－ＮＲ’－、－Ｎ（Ｒ’）↓［２］、－ＰＲ’－、－Ｐ（Ｏ）Ｒ’－、－Ｐ（Ｏ）Ｒ’－Ｏ－、－Ｏ－Ｐ（Ｏ）Ｒ’－Ｏ－和－Ｐ（Ｒ’）↓［２］＝Ｎ－中的原子和／或原子团取代，其中Ｒ’表示Ｃ↓［１］～Ｃ↓［１０］的直链状或具有侧链的烷基、或者部分或完全被Ｆ原子取代的烷基、饱和状态或者部分或完全不饱和状态的环烷基、未取代或取代的苯基、或者未取代或取代的杂环基；Ｘ表示Ｓ原子、Ｏ原子或Ｃ原子；还有，Ｒ↑［８］和Ｒ↑［９］是仅当Ｘ为Ｃ原子时才存在的取代基，当Ｘ为Ｃ原子时，Ｘ、Ｒ↑［１］、Ｒ↑［８］和Ｒ↑［９］可以共同地形成饱和状态或者部分或完全不饱和状态的环状结构；还有，虚线表示共轭结构。...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】JP 2005-4-28 PCT/JP2005/0082291.一种离子液体，其含有下述通式(1)所示的有机物作为阳离子成分，式中的取代基R1～R9分别独立，可相同或不同；取代基R1～R9分别表示H原子、C1～C30的直链状或具有侧链的烷基、C2～C30的含一个或多个双键的直链状或具有侧链的链烯基、C2～C30的含一个或多个三键的直链状或具有侧链的炔基、饱和状态或者部分或完全不饱和状态的环烷基、芳基、杂环基中的任一种；还有，这些取代基R1～R9中的一个或多个取代基中所含的H原子可以部分地或完全地被卤原子取代，或者部分地被N基、NO2基取代；还有，取代基R1～R9中任意的取代基都可以共同形成环状结构；还有，这些取代基R1～R9中所含的碳原子可以被选自-O-、-(O)-、-(O)O-、-S-、-S(O)-、-SO2-、-SO3-、-N＝、-N＝N-、-NH-、-NR’-、-N(R’)2、-PR’-、-P(O)R’-、-P(O)R’-O-、-O-P(O)R’-O-和-P(R’)2＝N-中的原子和/或原子团取代，其中R’表示C1～C10的直链状或具有侧链的烷基、或者部分或完全被F原子取代的烷基、饱和状态或者部分或完全不饱和状态的环烷基、未取代或取代的苯基、或者未取代或取代的杂环基；X表示S原子、O原子或原子；还有，R8和R9是仅当X为C原子时才存在的取代基，当X为C原子时，X、R1、R8和R9可以共同地形成饱和状态或者部分或完全不饱和状态的环状结构；还有，虚线表示共轭结构。2.-种离子液体，其由阳离子成分和阴离子成分组成，其中，阳离子成分选自下述通式(1)所示的阳离子成分中的一种或多种，-->式中的取代基R1～R9分别独立，可相同或不同；取代基R1～R9分别表示H原子、C1～C30的直链状或具有侧链的烷基、C2～C30的含一个或多个双键的直链状或具有侧链的链烯基、C2～C30的含一个或多个三键的直链状或具有侧链的炔基、饱和状态或者部分或完全不饱和状态的环烷基、芳基、杂环基中的任一种；还有，这些取代基R1～R9中的一个或多个取代基中所含的H原子可以部分地或完全地被卤原子取代，或者部分地被CN基、NO2基取代；还有，取代基R1～R9中任意的取代基都可以共同形成环状结构；还有，这些取代基R1～R9中所含的碳原子可以被选自-O-、-C(O)-、-C(O)O-、-S-、-S(O)-、-SO2-、-SO3-、-N＝、-N＝N-、-NH-、-NR’-、-N(R’)2、-PR’-、-P(O)R’-、-P(O)R’-O-、-O-P(O)R’-O-和-P(R’)2＝N-中的原子和/或原子团取代，其中R’表示C1～C10的直链状或具有侧链的烷基、或者部分或完全被F原子取代的烷基、饱和状态或者部分或完全不饱和状态的环烷基、未取代或取代的苯基、或者未取代或取代的杂环基；X表示S原子、O原子或C原子；还有，R8和R9是仅当X为C原子时才存在的取代基，当X为C原子时，X、R1、R8和R9可以共同地形成饱和状态或者部分或完全不饱和状态的环状结构；还有，虚线表示共轭结构。3.根据权利要求2记载的离子液体，其中，所述阴离子成分选自[RSO3]-、[RfSO3]-、[(RfSO2)2N]-、[Rf(SO2)3C]-、[(FSO2)3C]-、[RCH2OSO3]-、[RC(O)O]-、[RfC(O)O]-、[CCl3C(O)O]-、[(CN)3C]-、[(CN)2CR]-、[(RO(O)C)2CR]-、[R2P(O)O]-、[RP(O)O2]2-、[(RO)2P(O)O]-、[(RO)P(O)O2]2-、[(RO)(R)P(O)O]-、[Rf2P(O)O]-、[RfP(O)O2]2-、[B(OR)4]-、[N(CF3)2]-、-->[N(CN)2]-、[AlCl4]-、PF6-、BF4-、SO42-、HSO4-、NO3-、F-、Cl-、Br-和I-中的一种或多种，式中的取代基R分别表示H原子、卤原子、C1～C10的直链状或具有侧链的烷基、C2～C10的含一个或多个双键的直链状或具有侧链的链烯基、C2～C10的含一个或多个三键的直链状或具有侧链的炔基、饱和状态或者部分或完全不饱和状态的环烷基中的任一种；这些取代基R中所含的H原子可以部分地或完全地被卤原子取代，或者部分地被CN基、NO2基取代；还有，这些取代基R中所含的碳原子可以被选自-O-、-C(O)-、-C(O)O-、-S-、-S(O)-、-SO2-、-SO3-、-N＝、-N＝N-、-NR’-、-N(R’)2、-PR’-、-P(O)R’-、-P(O)R’-O-、-O-P(O)R’-O-和-P(R’)2＝N-中的原子和/或原子团取代，其中R’表示C1～C10的直链状或具有侧链的烷基、或者部分或完全被F原子取代的烷基、饱和状态或者部分或完全不饱和状态的环烷基、未取代或取代的苯基、或者未取代或取代的杂环基；此外，Rf为含氟的取代基。4.根据权利要求2记载的离子液体，其中，所述阴离子成分选自[RfSO3]-、[(RfSO2)2N]-、CF3SO3-、CF3COO-、PF6-、BF4-、[N(CN)2]-、[AlCl4]-、SO42-、HSO4-、NO3-、F-、Cl-、Br-和I-中的一种或多种。5.根据权利要求2记载的离子液体，其中，所述阴离子成分选自[RfSO3]-、[(RfSO2)2N]-、CF3SO3-、CF3COO-、[N(CN)2]-、[AlCl4]-、SO42-、HSO4-和NO3-中的一种或多种。6.根据权利要求1～5中任一项记载的离子液体，其中，所述通式(1)中的取代基R1～R9为C1～C30的直链状或具有侧链的烷基、饱和状态或者部分或完全不饱和状态的环烷基、芳基或杂环基，这些取代基R1～R9中的一个或多个取代基中所含的H原子可以部分地或完全地被卤原子取代，...

【专利技术属性】
技术研发人员：末藤久美子，大前理，高原，
申请(专利权)人：关东电化工业株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]